Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 10-12 (2019)
Скачать выпуск PDF

I.ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2. Ветроэнергетика

12-22 185
Аннотация

В работе приведено описание оригинальной ветроэлектрической установки с механической редукцией, в которой мощность вертикально-осевой ветротурбины с относительно малой скоростью вращения через мультипликатор распределяется на заданное число генераторов, причем количество включенных в работу генераторов в каждый момент определяется мощностью реально действующего ветрового потока. При такой конструктивной схеме возможно обеспечить эффективную и с максимальным коэффициентом полезного действия работу установки в широком диапазоне скорости ветра и в произвольном графике выдаваемой потребителю электроэнергии. Ввиду того что опыта эксплуатации подобных комплексов до настоящего времени не было, дано подробное математическое описание его основных элементов – ветроколеса, генераторов с электромагнитным возбуждением и магнитоэлектрического типа – и процессов их взаимодействия с ветроколесом, а также результаты математического моделирования режимов работы системы при использовании предложенной системы уравнений. В основу математического описания основных элементов установки – синхронных генераторов – положена система уравнений электрического и механического равновесия в относительных единицах во вращающихся координатах без учета насыщения магнитной цепи. В уравнение механического равновесия системы входят вращающий момент ветроколеса и тормозные электромагнитные моменты генераторов с учетом коэффициентов редукции и трения и, кроме того, введен параметр динамики ротора генератора, обусловленной непрерывными колебаниями вращающего момента ветроколеса под воздействием нестационарного ветрового потока, а скорость ветра, выступающая исходной переменной величиной, моделируется набором синусоид. Упростить модель позволило эквивалентирование однотипных генераторов и пренебрежение в них переходными процессами с малой постоянной времени. На примере расчета установки с синхронными генераторами двух типов малой и средней мощности и с учетом реально действующих факторов продемонстрирована логика взаимодействий в основных элементах рассматриваемого комплекса в процессе преобразования ветрового потока в генерируемую активную и реактивную мощность. Показаны возможности реализации устойчивой работы такой системы в условиях нестационарного ветрового потока путем регулирования угла установки лопастей при одновременном изменении числа включенных генераторов того или другого типа, что представляет интерес для проектирующих организаций и производителей энергетических объектов.

II. НЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 9. Атомная энергетика

23-35 181
Аннотация

Рассматривались вопросы технико-экономической эффективности комбинирования АЭС с водородным энергокомплексом на базе замкнутого водородного цикла. На современном этапе изучения использование электролизного водорода является хорошо известным подходом к обеспечению АЭС базовой нагрузкой в часы минимума электрической нагрузки в энергосистеме. Несмотря на существующие опасения по поводу безопасности использования водородного топлива в циклах теплоэнергетических установок, данный подход может обеспечить повышение эффективности АЭС за счет аккумулирования невостребованной ночной электроэнергии с последующей выработкой дополнительной электроэнергии в часы максимума электрических нагрузок в энергосистеме. При этом обеспечивается дальнейшее развитие экологически чистой энергетики на основе атомно-водородных технологий. Проведено исследование технико-экономической эффективности реализации замкнутого водородного цикла на АЭС в зависимости от стоимости внепиковой электроэнергии для нужд водородного энергокомплекса. Оценка основных показателей технико-экономической эффективности основного оборудования водородного энергокомплекса на базе замкнутого водородного цикла, исключающего попадание водорода в рабочее тело парового цикла, позволила проанализировать эффективность комбинирования АЭС с водородным энергокомплексом. С этой целью оценивалось увеличение вырабатываемой мощности на паротурбинной установке за счет повышения расхода пара и КПД проточной части; на основе расчета процессов тепломассообмена определена требуемая площадь поверхностей теплообмена замкнутой системы водородного перегрева пара; рассчитаны основные капитальные и эксплуатационные за-траты. В качестве примера проведена сравнительная оценка двух вариантов реализации замкнутого водородного цикла: при повышенном и атмосферном давлении продуктов сгорания. В результате расчетов получены основные показатели сравнительной технико-экономической эффективности реализации предлагаемых схем комбинирования АЭС с водородным энергокомплексом на базе замкнутого водородного цикла. Определены зоны экономической эффективности в зависимости от стоимости внепиковой электроэнергии на нужды водородного энергокомплекса. Как показали расчеты, снижение давления продуктов сгорания до атмосферного приводит к некоторому снижению эффективности замкнутого водородного цикла. Полученные результаты могут использоваться при разработке и оптимизации систем повышения экономически оправданной маневренности АЭС на основе комбинирования с водородным энергокомплексом.

IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика

36-42 134
Аннотация

Анализировалось влияние химического состава композитного топлива hythane (смеси природного газа с водородом) на давление в камере сгорания двигателя. Обзор литературы показал актуальность использования hythane в транспортной энергетике, а также выявил научные работы, посвященные изучению влияния hythane на экологические и тягово-динамические характеристики двигателя. Собственные исследования проводились на одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Варьируемыми факторами в экспериментах являлись: частота вращения коленчатого вала двигателя (600 мин-1и 900 мин-1), коэффициент избытка воздуха и концентрация водорода в природном газе, составляющая 29 %, 47 % и 58% (по объему). Показано, что в режиме холостого хода и близким к нему частотам вращения коленчатого вала двигателя максимальное давление в камере сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха и доли водорода в топливовоздушной смеси – чем беднее топливовоздушная смесь и выше содержание водорода, тем интенсивнее рост давления. Позитивное влияние водорода на давление объясняется тем, что добавление водорода способствует увеличению теплоты сгорания топлива и скорости распространения пламени. В результате при сгорании выделяется больше тепла, а само топливо сгорает в меньшем объеме. Установлено, что добавление водо-рода может обеспечить устойчивое сгорание бедной топливовоздушной смеси без потерь мощности двигателя. Кроме того, показано, что несмотря на изменение скоростного режима двигателя, количества добавленного водорода, коэффициента избытка воздуха, вида топлива (природный газ и бензин) сохраняется степенная зависимость максимального давления в цилиндре двигателя от объема камеры сгорания. Обработка и анализ результатов зарубежных и отечественных исследований продемонстрировали, что выявленные авторами данной статьи закономерности применимы для двигателей разных конструкций, работающих в разных скоростных режимах и использующих разное углеводородное топливо. Представленные результаты исследования позволяют сократить временные и материальные затраты при создании новых энергетических установок, использующих hythane и соответствующих современным требованиям по мощности, экономичности и токсичности.

V. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. 13. Наноструктуры

43-51 180
Аннотация

Определены технологические условия выращивания пленки твердого раствора (GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y на подложках GaAs методом жидкофазной эпитаксии из оловянного раствора-расплава. Выращенные эпитаксиальные пленки имели толщину ~ 10 мкм, n-тип проводимости с удельным сопротивлением ~ 0,1 Ом·см и концентрацию носителей тока 5,1·1017 см-3. Исследована спектральная фоточувствительность гетерострук-тур n-GaAs – p-(GaAs)0,69(Ge2)0,17(ZnSe)0,14 и обнаружены два явных пика, соответствующих нанокристаллам Ge с соединениями молекул GaAs и квантовым точкам ZnSe. Показано, что спектр фоточувствительности исследуемого твердого раствора обладает шестью гауссовыми компонентами, которые соответствуют парным атомам Gе2 и соединениям AsGe, GaGe, GeSe, AsZn, GaSe и ZnSe. Представлены пространственные конфигурации тетраэдрических связей в пределах нанокластеров, образуемых примесями Ge и ZnSe на основе элементарной ячейки GaAs. Кроме того, установлено, что нанокластеры в твердом растворе (GaAs)1-x(Ge2)x состоят из трех атомов As, двух атомов Gе и трех атомов Ga. Поскольку элементарная ячейка решетки с алмазоподобной структурой состоит из восьми атомов, линейные размеры нанокластера будут следующими: 5,6Å; 5,6Å; 5,6 Å. В нанокластере в твердом растворе (GaAs)1-x-y(Ge2)х(ZnSe)y, образованном молекулами GaAs, ZnSe и парными атомами Ge2, находятся 14 атомов: пять атомов As, два атома Gе, один атом Se, один атом Zn и пять атомов Ga, то есть атомы As и Gа связываются атомами Gе, Zn и Se, поэтому линейные размеры нанокластеров становятся: 5,6Å; 5,6Å; 10 Å. Таким образом, матричная решетка состоит из молекул GaAs и парных атомов Ge2, а молекулы ZnSe находятся в их поверхностных дефектоспособных областях. В связи с тем что молекулы селенида цинка и соединения селенида германия образуют три акцепторных уровня в валентной зоне GaAs, а параметр решетки ZnSe незначительно больше, чем параметр матричной решетки, в местах расположения ZnSe наблюдаются микроискажения решетки. Эти искажения обладают повышенным потенциалом, который способствует образованию нанокристаллов ZnSe.

VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 17. Энергетика и экология

52-62 118
Аннотация

На основании анализа экспериментальных данных установлено, что основным источником выбросов пыли соединений лития в окружающую среду являются используемые в технологическом процессе на стадии изготовления хемосорбентов вакуум-сушильные шкафы и прессы, над которыми установлена принудительная вытяжная вентиляция, эффективно удаляющая из воздуха рабочей зоны пыль соединений лития (до значения 0,014 мг/м3, что на 30 % меньше предельно допустимой концентрации (ПДК). Методами химического и качественного рентгенофазового анализа был определен химический состав пыли: основными компонентами являются моногидрат гидроксида лития и гидроксид лития – вещества, используемые в технологических процессах как основное сырье и имеющие достаточно высокую стоимость. В статье анализировался дисперсный состав пыли и ее концентрация в воздухе рабочей зоны. Выявлено, что основную массу пыли составляют частицы значительно крупнее 10 мкм, а концентрация пыли соединений лития составляет не более 4,6–6,0 мг/м3 на протяжении всего технологического процесса. Рассмотрено несколько систем очистки воздуха от пыли соединений лития. На основании анализа полученных результатов предложена система очистки, состоящая из батарейного циклона и последующего барботажа воздушного потока через слой воды. Эта система позволяет снизить концентрацию пыли до 0,017 мг/м3, что на 15 % меньше ПДК для гидроксида и пероксида лития. Экспериментально показано, что полученная в результате удаления из воздуха рабочей зоны пыль соединений лития может быть использована в технологическом цикле синтеза пероксида лития, обеспечивая возможность получения конечного продукта с содержанием основного вещества до 93,3 % вес. Предложенная схема удаления пыли соединений лития и последующее возвращение пыли в производственный цикл может применятся при разработке исходных данных на проектирование экологически чистой технологии производства пероксида лития.

63-70 130
Аннотация

Рассмотрена проблема загрязнения воздуха при эксплуатации транспорта в крупных городах и мегаполисах Европы и Российской Федерации, приводящей к образованию смога. Создание и развитие автотранспортных средств для обеспечения жизнедеятельности человека сопровождается не только улучшающимися условиями жизни и передвижения населения, но имеет и негативные последствия, связанные с весьма существенным загрязнением воздушной среды мегаполисов до опасных уровней для здоровья населения.

Приведены результаты экспериментальных исследований, которые выявили повышенный уровень выбросов твердых частиц менее 10 микрон (мкм) в основном от износа шин и асфальто-дорожного полотна, а не с отработавшими газами автотранспортных средств с дизельными двигателями.

Проведенные исследования показали, что основной выброс твердых частиц от износа шин и дорожного полотна составляют частицы размером от 0,5 мкм до 5 мкм. В связи с этим позиция Европейских производителей шин (ETRМA), отраженная в документах 2013–2015 гг., которые были представлены на сессиях Международной рабочей группы по загрязнению и экономии энергии (GRPE) и в которых утверждалось, что основной выброс состоит из частиц размером от 4 мкм до 350 мкм со средним значением 105 мкм, является ошибочной или искаженной.

С учетом регистрируемых Всемирной организацией здравоохранения ежегодно увеличивающихся случаев рака легких по всему миру, показана необходимость разработки мероприятий и принятия дополнительных экстренных мер по снижению выбросов твердых частиц от износа шин и дорожного полотна в крупных городах и мегаполисах.

XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ . 41. Информация

 
76 24
Аннотация

Обсуждение возможностей современных методов термического анализа, характеристик нового оборудования и программного обеспечения, а также их применение в промышленности и научно-исследовательских целях. Совместное решение практических вопросов.

 
73-74 67
Аннотация

В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0». В нем исследователи разрабатывают технологии по «превращению» низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества. Научным руководителем этого центра стал академик РАН, лауреат престижной международной энергетической премии «Глобальная энергия» и профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Сергей Алексеенко.

 
71-73 31
Аннотация

Ассоциация по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «Глобальная энергия» «10» апреля 2019 г.

41-6-0-0 Рекламные материалы научных организаций, инвестиционных фирм и фирм-производителей

 
79-80 37
Аннотация

«Газпром нефть» представила Экологический атлас Печорского моря с результатами исследований окружающей среды в районе При разломного месторождения. Презентация атласа состоялась на X международном форуме «Экология» 25 марта в Москве.

 
80-81 32
Аннотация

На X Международном форуме «Экология» представлена новая социальная сеть экологической направленности Эконтроль. Презентация уникального проекта прошла в рамках заседания Общественного совета форума, который возглавляет первый заместитель председателя комитета Госдумы по экологии и охране окружающей среды Николай Валуев.

 
81-82 29
Аннотация

В период со 2 апреля по 2 июня 2019 года в Москве на базе Государственного Дарвиновского музея будет проходить фотовыставка о Катунском биосферном заповеднике – «Катунь заповедная».

 
82-83 23
Аннотация

Во Франкфурте-на-Майне (Германия) завершилась ведущая международная выставка сантехнического и отопительного оборудования ISH 2019. Компания REHAU использовала эту площадку в качестве платформы для презентации новинок, представляющих интерес как для самого производителя, так и для отрасли в целом.

41-15-0-0 Новости науки и техники



ISSN 1608-8298 (Print)